保守残基咋找_保守残基

tamoadmin 成语成因 2024-07-11 0
  1. 染色质的成分
  2. 猪瘟的治疗
  3. 基质细胞衍生因子-1的基本信息
  4. Cadherin家族的(一)Cadherin分子的结构
  5. 芋螺毒素的超家族毒素

生物分子

的进化和保守保守都具有重要意义。

生物分子的进化使得物种从低级到高级不断提高,从氨基酸、核苷酸等

保守残基咋找_保守残基
(图片来源网络,侵删)

有机小分子

物质形成了蛋白质、核酸等有机

高分子物质

,从有机高分子物质组成

多分子体系

,再形成细胞,随着生物分子继续进化,直到

有性生殖

的出现,极大的丰富了生物个体间的差异,同时

生物界

也获得了优异的基因。

同样,生物分子的保守对生物来说也具有不可或缺的作用,以

细胞色素C

为例,细胞色素C是一种具有104~112个氨基酸的多肽分子,对生物体相当重要,在所查的十几种生物中,如果以人的细胞色素C的

一级结构

为标准加以比较,可以发现人与

黑猩猩

的细胞色素C,其一级结构完全相同,与

恒河猴

相差一个

氨基酸残基

,与马相差12个氨基酸残基,与酵母相差44个氨基酸残基。从进化上看,细胞色素C是一种很保守的分子。据科学家统计,它的氨基酸顺序每200万年才发生1%的改变。正因为细胞色素C分子变化的缓慢和保守,所以它在进化中才能够被保留下来,生物界才有这个重要的分子。***如没有这种保守进化,一些生物分子就会消失。

由此可见

生物进化

和保守对生物界的发展都特别重要。

染色质的成分

首先是每隔约18个氨基酸规则间隔的色氨酸残基,它们参与空间结构中疏水核心的形成。有时色氨酸残基会被某个芳香族氨基酸或疏水氡基酸所取代,尤其是在植物R2R3-MYB转录因子中,R3MYB结构域的第一色氨酸经常被亮氨酸、异亮氮酸或苯丙氨酸所取代。其次,在每个保守的色氨酸前后都存在一些高度保守的氨基酸,例如在第一个色氨酸的C-末端通常是一簇酸性氨基酸正是上述这些保守的氨基酸残基使MYB结构域折叠成螺旋-螺旋-转角-螺旋结构。

猪瘟的治疗

通过分离胸腺、肝或其他组织细胞的核,用去垢剂处理后再离心收集染色质进行生化分析,确定染色质的主要成分是DNA和组蛋白,还有非组蛋白及少量RNA。大鼠肝细胞染色质常被当作染色质成分分析模型,其中组蛋白与DNA含量之比近于1:1,非组蛋白与DNA之比是0.6:1,RNA与DNA之比为0.1:1。DNA与组蛋白是染色质的稳定成分,非组蛋白与RNA的含量则随细胞生理状态不同而变化。 基因组

凡是具有细胞形态的生物其遗传物质都是DNA,只有少数病毒的遗传物质是RNA。在真核细胞中,每条未***的染色体包含一条纵向贯穿的DNA分子。狭义而言,某一生物的细胞中储存于单倍染色体组中的总遗传信息,组成该生物的基因组。真核生物基因组DNA的含量比原核生物高得多。

突变分析结果表明,并非所有基因都是细胞生存的必需基因,如酵母基因组有40%的基因属于非必需基因,果蝇基因组只有5000个必需基因,最小最简单的细胞支原体,有迄今发现的能独立生活的有机体的最小基因组(482个基因),其中只有256个必需基因。

类型

以人类基因组为例,生物基因组DNA可以分为以下几类。

1、蛋白编码序列。以三联体密码方式进行编码。编码DNA在基因组中所占比例随生物而异,在人类细胞基因组中,这一比例只有1.5%左右。这类编码序列主要是非重复的单一DNA序列,一般在基因组中只有一个拷贝(单一基因),然而,也有可能有两个或几个拷贝甚至多达上千个拷贝的情况,这些都来自于从基因家族里派生出来的重复基因或多基因。

2、编码rRNA、tRNA、snRNA和组蛋白的串联重复序列。它们在基因组中一般有20~300个拷贝,人类基因组中约含有0.3%这样的DNA。

3、含有重复序列的DNA。这类DNA在基因组中占有很大一部分。它们又可以分为两个亚类:简单序列DNA和散在重复序列。DNA转座子、LTR反转座子、非LTR反转座子和***基因都属于散在重复序列。非LTR反转座子包括短散在元件和长散在元件。典型SINE其长度少于500bp,如人和灵长类基因组中大量分散存在的Alu家族,人基因组中有50万~70万份Alu拷贝,相当于平均每隔4kb就有一个Alu序列;典型LINE其长度在6~8kb之间,如人基因组中L1家族,有100 000个L1拷贝。

4、未分类的间隔DNA。

5、高度重复DNA序列:

①卫星DNA,重复单位长5~100bp,不同物种重复单位碱基组成不同,一个物种也可能含有不同的卫星DNA序列。

②小卫星DNA,重复单位长12~100bp,重复3 000次之多,又称数量可变的串联重复序列,每个小卫星区重复序列的拷贝数是高度不变的,因此早前常用于DNA指纹技术作个体鉴定。研究发现小卫星序列的改变可以影响邻近基因的表达,基因的异常表达会导致一系列不良后效应。

③微卫星DNA,重复单位序列最短,只有1~5bp,串联成簇长度50~100bp。

二级结构

生物的遗传信息储存在DNA的核苷酸序列中,生物界物种的多样性也寓于DNA分子4种核苷酸千变万化的排列之中。DNA分子不仅一级结构具有多样性,而且二级结构也具有多态性。所谓二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。DNA二级结构构型分3种:

①B型DNA(右手双螺旋DNA),是“经典”的Watson-Crick结构,二级结构相对稳定,水溶液和细胞内天然DNA大多为B型DNA;

②A型DNA(右手双螺旋DNA),是一般B型DNA的重要变构形式,其分子形状与RNA的双链区和DNA/RNA杂交分子很相近;

③Z型DNA(左手双螺旋DNA),也是B型DNA的变构形式。

3种构型DNA中,特别是大沟的特征在遗传信息表达过程中起关键作用,基因表达调控蛋白都是通过其分子上特定的氨基酸侧链与沟中碱基对两侧潜在的氢原子供体(═NH)或受体(O和N)形成氢键而识别DNA遗传信息的。由于大沟和小沟中这些氢原子供体和受体各异以及排列不同,所以大沟携带的信息要比小沟多。此外,沟的宽窄及深浅也直接影响碱基对的暴露程度,从而影响调控蛋白对DNA信息的识别。B型DNA是活性最高的DNA构型,变构后的A型DNA仍有较高活性,变构后的Z型DNA活性明显降低。

此外,DNA双螺旋能进一步扭曲盘绕形成特定的高级结构,正、负超螺旋是DNA高级结构的主要形式。DNA二级结构的变化与高级结构的变化是相互关联的,这种变化在DNA***、修复、重组与转录中具有重要的生物学意义。 与染色质DNA结合的蛋白负责DNA分子遗传信息的组织、***和阅读。这些DNA结合蛋白包括两类:一类是组蛋白,与DNA结合但没有序列特异性;另一类是非组蛋白,与特定DNA序列或组蛋白相结合。

组蛋白

组蛋白是构成真核生物染色体的基本结构蛋白,富含带正电荷的Arg和Lys等碱性氨基酸,等电点一般在pH10.0以上,属碱性蛋白质,可以和酸性的DNA紧密结合,而且一般不要求特殊的核苷酸序列。

用聚丙烯酰胺凝胶电泳可以区分5种不同的组蛋白:H1、H2A、H2B、H3和H4。几乎所有真核细胞都含有这5种组蛋白,而且含量丰富,每个细胞每种类型的组蛋白约6×10个分子。5种组蛋白在功能上分为两组:

①核小体组蛋白。包括H2A、H2B、H3和H4。这4种组蛋白有相互作用形成复合体的趋势,它们通过C端的疏水氨基酸互相结合,而N端带正电荷的氨基酸则向四面伸出以便与DNA分子结合,从而帮助DNA卷曲形成核小体的稳定结构。这4种组蛋白没有种属及组织特异性,在进化上十分保守,特别是H3和H4是所有已知蛋白质中最为保守的。从这种保守性可以看出,H3和H4的功能几乎涉及它们所有的氨基酸,任何位置上氨基酸残基的突变可能对细胞都将是有害的。

②H1组蛋白。其分子较大。球形中心在进化上保守,而N端和C端两个“臂”的氨基酸变异较大,所以H1在进化上不如核小体组蛋白那么保守。在构成核小体时H1起连接作用,它赋予染色质以极性。H1有一定的种属及组织特异性。在哺乳类细胞中,组蛋白H1约有6种密切相关的亚型,氨基酸顺序稍有不同。在成熟的鱼类和鸟类的红细胞中,H1 为H5取代。有的生物如酵母缺少H1,结果酵母细胞差不多所有染色质都表现为活化状态。

非组蛋白

非组蛋白主要是指与特异DNA序列相结合的蛋白质,所以又称序列特异性DNA结合蛋白(sequence specific DNA binding protein)。利用凝胶延滞实验(gel retardation assay),可以在细胞抽提物中进行检测。首先制备一段带有放射性标记的已知特异序列的DNA,将要检测的细胞抽提物与标记DNA混合,进行凝胶电泳。未结合蛋白的自由DNA在凝胶上迁移最快,而与蛋白质结合的DNA迁移慢,一般结合的蛋白质分子越大,DNA分子的延滞现象越明显,然后通过放射自显影分析,即可发现一系列DNA带谱,每条带分别代表不同的DNA-蛋白质复合物。每条带相对应的结合蛋白随后再通过细胞抽提物组分分离方法被进一步分开。

特性

①酸碱性:组蛋白是碱性的,而非组蛋白则大多是酸性的。

②多样性:非组蛋白占染色质蛋白的60%~70%,不同组织细胞中其种类和数量都不相同,代谢周转快。包括多种参与核酸代谢与修饰的酶类如DNA聚合酶和RNA聚合酶、HGM蛋白(high mobility group protein)、染色体支架蛋白、肌动蛋白和基因表达蛋白等。

③特异性:能识别特异的DNA序列,识别信息来源于DNA核苷酸序列本身,识别位点存在于DNA双螺旋的大沟部分,识别与结合靠氢键和离子键。在不同的基因组之间,这些非组蛋白所识别的DNA序列在进化上是保守的。这类序列特异性DNA结合蛋白具有一个共同特征,即形成与DNA结合的螺旋区并具有蛋白二聚化的能力。

④功能多样性:虽然与DNA特异序列结合的蛋白质在每一个真核细胞中只有10 000个分子左右,约占细胞总蛋白的1/50 000,但具有多方面的重要功能,包括基因表达的调控和染色质高级结构的形成。如帮助DNA分子折叠,以形成不同的结构域;协助启动DNA***,控制基因转录,调节基因表达等。

结构模式

虽然非组蛋白种类众多,但是根据它们与DNA结合的结构域不同,可分为不同的家族。

①α螺旋-转角-α螺旋模式(helix - turn - helix motif)

这是最早在原核基因的激活蛋白和阻抑物中发现的。迄今已经在百种以上原核细胞和真核生物中发现这种最简单、最普遍的DNA结合蛋白的结构模式。这种蛋白与DNA结合时,形成对称的同型二聚体(symmetric homodimer)结构模式。构成同型二聚体的每个单体由20个氨基酸的小肽组成α螺旋-转角-α螺旋结构,两个α螺旋相互连接构成β转角,其中羧基端的α螺旋为识别螺旋(recognition helix),负责识别DNA大沟的特异碱基信息,另一个α螺旋没有碱基特异性,与DNA磷酸戊糖链骨架接触。这种蛋白在与DNA特异结合时,以二聚体形式发挥作用,结合靠蛋白质的氨基酸侧链与特异碱基对之间形成氢键。

②锌指模式(zinc finger motif)

负责 5S RNA、tRNA 和部分 snRNA 基因转录的RNA聚合酶Ⅲ所必须的转录因子。TFⅢ A 是首先被发现的锌指蛋白,由344个氨基酸组成。TFⅢ A 含有9个有规律的锌指重复单位,每个单位30个氨基酸残基,其中一对半胱氨酸和一对组氨酸与Zn2+形成配位键。每个锌指单位是一个DNA结合结构域(DNA-binding domain),每个锌指的 C 末端形成α螺旋负责与DNA结合。这类Cys2/His2锌指单位的共有序列(consensus sequence)是:Cys - X2~4 - Cys - X3 - Leu - X2 - His - X3 - His。哺乳类转录因子 SP1 也有类似的锌指结构,由三个锌指单位组成。另一类锌指蛋白含两对半胱氨酸,而不含组氨酸,如哺乳类细胞的甾体类激素受体蛋白。这类Cys2/Cys2锌指单位的结合Zn2+的共有序列是:Cys - X2 - Cys - X13- Cys - X2- Cys。不同的锌指识别不同的碱基序列,因为不同锌指的氨基酸组成不一样。

③亮氨酸拉链模式(leucine zipper motif,ZIP)

在构建转录复合物过程中,普遍涉及蛋白与蛋白之间的相互作用,形成二聚体是识别特异DNA序列蛋白的相互作用的共同原则,亮氨酸拉链就是富含Leu残基的一段氨基酸序列所组成的二聚化结构。这类序列特异性DNA结合蛋白家族,包括酵母的转录激活因子(GCN4)、癌蛋白Jun、Fos、Myc以及增强子结合蛋白(enhancer binding protein,C/EBP)等。所有这些蛋白的肽链羧基端约35个氨基酸残基有形成α螺旋的特点,每两圈(7个氨基酸残基)有一个亮氨酸残基。这样,在α螺旋一侧的Leu排成一排,两个蛋白质分子的α - 螺旋之间靠Leu残基之间的疏水作用力形成一条拉链状结构。这类蛋白与DNA的特异结合都是以二聚体形式起作用的,但与DNA结合的结构域是拉链区相邻的肽链 N 端带正电荷的碱性氨基酸区。

④螺旋-环-螺旋结构模式(helix - loop - helix motif,HLH)

HLH这一结构模式广泛存在于动、植物DNA结合蛋白中。HLH由40~50个氨基酸组成两个***α螺旋,两个α螺旋中间被一个或几个β转角组成的环区所分开。每个α螺旋由15~16个氨基酸残基组成,并含有几个保守的氨基酸残基。具有疏水面和亲水面的***α螺旋有助于二聚体的形成。α螺旋邻近的肽链 N 端也有带正电荷的碱性氨基酸区与靶DNA大沟结合。具有螺旋-环-螺旋结构的蛋白家族成员之间形成同源或异源二聚体是这类蛋白与DNA结合的必要条件,缺失α螺旋的二聚体不能牢固结合DNA。

⑤HMG框结构模式(HMG-box motif)

在发现一组丰富的高速泳动族蛋白(high mobility group protein)以后,首先命名HMG框结构模式。该结构由3个α螺旋组成 boomerang-shaped 结构模式,具有弯曲DNA的能力。因此,具有HMG框结构的转录因子又称为“构件因子(architectural factor)”,它们通过弯曲DNA、促进与邻近位点相结合的其他转录因子的相互作用而激活转录。SRY是一种HMG蛋白,在人类男性性别分化中具有关键作用,HMG蛋白由Y染色体上一个基因编码,在诱导睾丸分化途径中一些相关基因的转录活性被HMG蛋白所激活。

基质细胞衍生因子-1的基本信息

简介

在欧洲称为古典猪瘟{classical swine fever.C***),是由猪瘟病毒(HCV或C***V)引起的一种高度接触性传染病,猪是该病毒唯一的自然宿主。于1833年首次发现于美国俄亥俄州,百余年来其流行遍及全球。国际兽疫局将其定为A类传染病,中国《动物防疫法》将其列为一类传染病.是目前危害中国养猪业发展的主要疫病之一。瘟兔化弱毒疫苗在防治猪瘟中曾起到决定性作用,但近几年来出现免疫效果不理想.应用组织培养弱毒苗也发生免疫失败,究其原因比较多。由于猪瘟造成的经济损失巨大.历来是各国研究的热点。

c***V基因结构与功能的研究

C***V为有囊膜病毒,40--60 nm,单股正链RNA。C***V基因组长约1 2 3 kb,仅含有一个大的开放性阅读框架(ORF).此ORF翻译成含3898个氨基酸残基.分子量约438 kDa的多聚蛋白,并进一步在病毒和宿主细胞蛋白酶的作用下加工为成熟蛋白.c***V的所有结构蛋白和非结构蛋白均由该ORF所编码。ORF两侧是5’一端非翻译区(5’-UTR)和3’一端非翻译区(3’-UTR).且5’一端无帽子结构.3’一端无poly(A)尾巴。这一大前体蛋白以共翻译和后翻译的形式在细胞蛋白酶和病毒特异蛋白酶作用下.加工成结构蛋白和非结构蛋白,其结构蛋白和非结构蛋白在病毒RNA上的编码顺序为Npro、c、Erns(E0)、E1、E2、P7、NS2-3、NS4A、NS4B、 NS5A、NS5B。NS2-3可被加工成NS2、NS3(P80),除c、E0、E1和E2为结构蛋白外.其余均为非结构蛋白。

目前已经定位的C***V蛋白有5种,即 Npro、c、Erns(E0)、E1和E2.它们均由C***V的 RNA-ORF5’一端所编码。在结构蛋白中,最具有免疫防制研究价值的是EO和E2。

1.1 c,是病毒的衣壳蛋白,也称p14,由病毒ORF中的Setl 69~Al a267组成.是 C***V核衣壳蛋白其N端由C***V非结构蛋白p23的水解作用产生,c端可能是由宿主细胞的信号肽酶作用所致。

1.2 gp44/48,是病毒的一种囊膜糖蛋白.也称Erns.旧称E0。有9个可能的糖基化位点,去糖基的蛋白骨架分子量约26KDa,由病毒ORF中Glu168-Ala494组成。在感染细胞中gp44/48在内质网内积累,并可存在于细胞膜表面或被分泌到胞外。在病毒粒子中gp44/48以***KDa的同源二聚体形式存在于囊膜表面。由于其分子内缺乏疏水的膜锚定区,与病毒囊膜结合力弱.易从囊膜上游离下来。gp44/48可诱导产生猪瘟的中和抗体.免疫猪可诱导产生对致死量C***V的保护性免疫。由于编码 gp44/48的核酸序列在属内比编码gp55的序列保守程度高,因此E rns可作为防治猪瘟的一种靶蛋白。

Erns具有RNase活性,作用于单链的 RNA.且对富含u的序列活性最高。4ng的 Ems在体外即可将C***V基因组RNA完全降解。推测Ems没有将其自身RNA降解掉的原因可能是由于空间上的隔离。在宿主细胞中,新合成的E rns在内质网腔内.而其基因组RNA则在胞浆中:在病毒粒子中,定位于囊膜的Ems与其基因组RNA间隔着衣壳蛋白.因此E rns是不会降解其自身RNA的。编码Ems的基因是瘟病毒属病毒所特有的.黄病毒科中其他病毒基因组内无此基因.推测该基因是病毒与宿主细胞的RNase基因重组得到的。

1.3 gp33,是C***V囊膜糖蛋白.也称E1,去糖基的蛋白骨架分子量21.8KDa.由1 95个氨基酸残基(ORF编码的Leu495至GlY68。组成,内有3个可能的糖基化位点。其蛋白骨架中有两段疏水序列(Leu548~ Pro579~Gly689)。在多聚蛋白转位过程中,前一段是E1向内质网腔转位的终止信号,后一段则充当E2转位的信号肽,除此之外,这二段疏水区还充当E1的膜锚定位点。E1在病毒囊膜内.不能诱导猪产生抗体。

1.4 gp55.为C***V的另一囊膜糖蛋白,又称为E2,是病毒主要的抗原蛋白,也是三个病毒糖蛋白中保守性最低.最易变异的分子。gp55常以100kDa的同源二聚体及与gp33形成75kDa的异源二聚体形式存在于病毒粒子及C***V感染的细胞表面。在体外gp55可诱导产生病毒的中和抗体,体内可诱导产生抗C***V的攻击的抗体。Hulst用20μg昆曳细胞表达的E2双相油包水乳剂免疫猪,能抵抗1 00LD50 C***V Brescia毒株强毒的攻击。gp55的蛋白骨架由370个氨基酸(ORF编码的690-1060氨基酸残基)组成.并以其c端的40个疏水氨基酸锚定在膜上。由于糖基化程度不同。E2的分子量可为51-58kDa。E2分子内的1 5个Cys残基在属内均保守,其中N端6个Cys残基参与抗原结构域的形成,c端9个Cys残基则参与同源、异源二聚体的形成。

gp55的抗原决定区在其N端部分(ORF编码的第690-866氨基酸),可分为2个独立的抗原结构单元,四个抗原结构域A.B.C,D。其中结构域A又可分为A., A2,A3三个亚域。结构域B.c属于一个结构单元.均为中和抗体的结合位点.由 ORF编码的690~800氨基酸残基参与构成。Cys693与CYS7377形成的二硫键对结构域 B、c的空间结构至关重要。另一个结构单元含A.D抗原结构域。A1、A2亚区定位于第795-851氨基酸残基,在种内保守A1是一个抗体的中和位点。亚区A3定位于766-813氨基酸残基.而氨基酸残基766-800则参与了结构域D的构成。cys792~ Cys856及Cys818~Cys828间的二硫键对这个结构单元空问结构的形成是必需的。连接这两个结构单元的是一段属内保守的疏水序列.推测这段序列参与了病毒侵入细胞过程中的膜融合过程。

1.5 Npro,也称p23,C***V的非结构蛋白,是ORF编码的多聚蛋白N端的第一个蛋白质。Npro由168个氨基酸组成.具有蛋白质水解酶活性,能以自催化的方式从正在翻译的多聚蛋白上断裂下来,成为成熟的病毒蛋白。序列比较发现,编码p2 3的基因在瘟病毒属中是较为保守的。它的断裂位点在Cysl 68与其下游的病毒核衣壳p1 4 N端第一个氨基酸ser。间。Npro的 cys69和His130可能位于其酶活性中心.能水解断裂Cys与Ala及Gly与Ser间的肽键,断列位点位于活性His残基下游38个氨基酸残基处。Npro不参与C***V的结构及非结构蛋白的加工过程.其蛋白酶活性在 c S F V增殖过程中的作用还不清楚。Rumenapf等人使用定点突变技术对参与 Npro催化活性的氨基酸残基进行测定.确定了其中的GIu22、His49和Cys69是保持Npro蛋白酶活性所必需的氨基酸残基,而 His130并非必须。

实验窒诊断

目前猪瘟流行常常表现无规律的地区性散发.发病特征不典型,以发热、精神沉郁、食欲减退、咳嗽、共济失调、结膜炎以及腹泻、围产期死亡、死胎、流产。中等毒力及强毒感染有以上这些症状,并且在猪群中不分年龄快速传播。结合这些临床症状进行实验室诊断是必要的。

2.1 病毒抗原的检测猪瘟病毒抗原的快速检测对于猪瘟的诊断具有特别重要的意义。目前快速、敏感的检测方法是利用免疫组化技术检测扁桃体组织。扁桃体中猪瘟病毒抗原可早在感染后2d检测到.淋巴结、脾脏以及胰腺均可作为病毒早期检测的组织样品。Delas Mulas等及Narita等报道了一种检测猪瘟病毒抗原的免疫组化方法.即利用针对E2糖蛋白的单克隆抗体检测福尔马林固定、石蜡包埋的组织样品的免疫组化方法。该方法的优点是能检测长期保存的样品,缺点是较费时.而且福尔马林固定后的组织不能再进行病毒分离。利用链酶一生物素一过氧化物酶(ABc)的免疫组化方法也能用于猪瘟病毒组织切片上抗原的检测。据报道流式细胞仪也可进行血样中猪瘟病毒的检测,但其敏感性较低。以猪瘟强毒感染仔猪,利用抗原捕获ELISA方法检测其病毒血症,结果表明该方法可用于猪群中流行病学的调查。但其敏感性以及特异性均低于传统的实验室方法。

2.2 感染毒的检测病毒分离是目前体外检测感染性猪瘟病毒最特异的方法。已报道有几种方法可以从组织、全血中分离病毒,白细胞是分离病毒的最佳样品。然而一些研究人员发现,白细胞以及单核细胞在动物感染后较长时间才能感染病毒。因此,对于猪瘟的早期诊断.全血或血浆可能比白细胞更为敏感。最常用于猪瘟病毒分离的细胞为猪肾细胞(PKl 5或SK6)或猪睾丸细胞(sT)。日本建立了一种猪肾由来的传代细胞系(FS-L3).FS-L3细胞在不感染病毒的情况下呈大园球状.数倍至数十倍于普通细胞.但一旦感染了猪瘟病毒,FS-L3细胞的大园球状即消失.这一特性已被用作猪瘟病毒的中和试验等各种生物学特性的测定。经研究发现,产生细胞病变的毒株是因为它的遗传基因发生了变化。从5’末端的第一个核苷酸到4764个核苷酸均已缺失.其中包括5’末端的非编码区、自身蛋白分解酶、衣壳蛋白、糖蛋白(E0、 E1、E2)、非结构蛋白NS-1、和NS-2的基因均已缺失。

2.3 猪瘟病毒基因组检测 已报道利用RT-PCR方法检测猪瘟病毒RNA有数种程序。瘟病毒属特异的引物多选自基因组的5’端保守区.其最突出的优点是其产物能用来直接测序,直接进行病毒株的分型。一般来说套式RT-PCR方法是检测猪瘟病毒更敏感的方法,但其缺点是比较费时.不适用于大量样品的检测。McGoldrick等报道了一种检测猪瘟病毒的单管荧光RT-PCR方法。此方法可检测出仔猪血样中感染了中等毒力或高等毒力的猪瘟病毒,其敏感性高于病毒分离方法.并且简化了试验程序.减少了污染的风险.还可进行大量样品的检测。

2.4 抗体检测最常用的检测猪瘟病毒抗体的方法多以病毒中和试验为基础。目前已建立数个特异的检测血清抗体的E LlSA方法.包括检测针对粗蛋白、特异结构蛋白如E2、E rns以及非结构蛋白NS3抗体的方法。目前使用最广泛的是C***V E2 ELISA,其敏感性与VNT相比为90%~99%.特异性为99%。Leforban等建立了一种ELISA方法,能够区分BVDV、BDV以及 C***V抗体。这个方法对于BVDV/BDV高流行地区(如荷兰)c***的检测非常有意义。ELISA特异性与敏感性的提高是目前面临的最大的挑战。

当前,猪瘟仍是世界养猪业的一大威胁.1 9***-1 999年期间在德国、荷兰、西班牙和意大利等国都曾多次暴发了猪瘟,在中国C***V的持续***染和疫苗保护效力下降的现象也比较普遍,这不仅给养猪业造成了严重的经济损失,而且也给猪瘟防治政策的制定带来了一定的困难。不过,相信随着C***V分子生物学和检测方法研究的进一步深入,这些问题都会得到最终解决。

Cadherin家族的(一)Cadherin分子的结构

趋化因子CXCL12 又称基质细胞衍生因子-1(SDF-1)是小分子的细胞因子,属于趋化因子蛋白家族。它有两种形式, SDF-1α/CXCL12a和SDF-1β/CXCL12b。趋化因子有四个保守的半胱氨酸残基形成两对双硫键以构成趋化因子的特殊结构。第一第二半胱氨酸残基之间隔着一个介入氨基酸残基。

芋螺毒素的超家族毒素

Cadherin分子均为单链糖蛋白,约由723~748个氨基酸构成,不同的Cadherin分子在氨基酸水平上有43~58%的同源性。Cadherin分子为Ⅰ型膜蛋白,由胞膜外区、穿膜区和胞浆区三部分组成。胞膜外区有数个重复结构域,并含有由4~5个氨基酸残基组成的重复序列,近膜部位另有4个保守的半胱氨酸残基,分子外侧N端的113个氨基酸残基构成Cadherin分子的配体结合部位。此外胞膜外部分具有结合钙离子的作用。Cadherin分子的胞浆区高度保守,并与细胞内骨架相连,靠近C端的一半对于Cadherin分子介导的细胞粘附可能具有重要作用,去除此部分的Cadherin分子虽可与配体结合却丧失介导细胞间粘附的作用。推测是由于Cadherin分子与细胞内骨架相连,当Cadherin分子胞膜外区与相应配体结合后,向胞浆内部分传递信号,导致胞浆区与细胞骨架相接,稳定胞膜外区与配体的结合,发挥细胞粘附功能。

根据芋螺毒素基因及其前体蛋白信号肽的保守性,可将芋螺毒素分为A、O、T、M、P、I等多个超家族。α、αA、κA属于A-超家族,ω、δ、κ、μO属于O-超家族,μ、ψ、ΚM属于M-超家族。O-超家族芋螺毒素(半胱氨酸模式C-C-CC-C-C)主要作用于电压门控离子通道(又称电压敏感性通道),包括Ca2+离子通道、Na+离子通道和K+离子通道等。作用于Ca2+离子通道的只有O-超家族的ω-芋螺毒素。在此基础上,根据每个成员保守的半胱氨酸骨架,结合其药理学活性,将之进一步分为若干个家族,按其作用靶位的不同又可将其分为α、αΑ、δ、ε、γ、κ、λ、λ/χ、μ、μO、ρ、σ、ω、ψ等若干个家族。例如:O-超家族,包括ω-、μO-、δ-和κ-芋螺毒素;T-超家族,包括τ-和χ-芋螺毒素;A-超家族,包括α-、αA-和κA-芋螺毒素等。另外,还有一类不含二硫键或者仅一对二硫键的芋螺肽(conopeptide),由于数量少且种属的分布相对稀少,通常直接在其名称后面直接加一个或两个字母来表明其种属来源,如contryphan-R,conantokin-G等。而δ-、μ-、μO-芋螺毒素作用于不同亚型的钠通道,分别属于O、M超家族,统称为钠通道芋螺毒素。δ-芋螺毒素延缓钠流的钝化速度,延长动作电位的持续时间。μ-芋螺毒素分为作用于河豚毒素敏感型(TTX-S)与不敏感型(TTX-R)两类,尤其是TTX-R型μ-芋螺毒素,序列短,活性高,选择性强,已证实具有显著的镇痛效果。 A-超家族芋螺毒素主要包括α-、αA-和κA-芋螺毒素,通常由10~30个氨基酸组成,含有两对或三对二硫键,且含有两对二硫键的α-家族芋螺毒素都是按照1-3,2-4的配对方式形成loop框架的。因为只有这种配对方式才能够使多肽分子骨架形成“ω”形的稳定的二级结构,才是多肽毒素分子热力学最稳定的构象。三个家族中,其中两个(α-、αA-芋螺毒素)可以选择性作用于nAChR,作为nAChR受体的竞争性拮抗剂;而κA-芋螺毒素则主要作为阻断剂作用于电压敏感型钾离子通道。

A-超家族芋螺毒素的cDNA序列分析发现,它们的信号肽序列具有很高的同源性,而前体肽序列在同一家族中也具有很高的保守性,成熟肽区则显示异性,但是各家族的二硫键骨架结构仍然相对保守。但就整个A-超家族芋螺毒素来说,它不像其他超家族芋螺毒素具有完全相同的二硫键骨架结构,在其三个家族中,α-芋螺毒素具有CC-C-C骨架结构,而αA-和κA-芋螺毒素具有完全不同的二硫键骨架结构CC-C-C-C-C,这些结构上的差异也直接导致了他们在生理功能上也有明显的分化和不同。

α-芋螺毒素是A-超家族芋螺毒素中分布最广、丰度最高的家族,它们是一些12~30AA的小肽,通常含两个二硫键,有20种α-芋螺毒素的一级结构得到了确证,分别来自不同的芋螺种。α-芋螺毒素是神经或肌肉乙酰胆碱受体的抑制剂。而一种芋螺中同时可能含有6种以上的α-芋螺毒素,其靶位分子均为nAChR受体。已知不同生物物种或同一种物种体内均存在多种nAChR受体亚型,某些生物体内nAChR受体亚型可达16种之多。为了适应此种生态环境,α-芋螺毒素的分子结构不断进化,其二硫键间的loop环框架与氨基酸组成发生变异。单个氨基酸取代即可提高α-芋螺毒素对某一nAChR受体亚型的选择性100倍以上。多样性的α-芋螺毒素可以显著提高芋螺捕食不同生物的能力。

对α-EI的NMR结构研究表明,尽管α-EI的结构骨架与其他已知的α4/7芋螺毒素比较吻合,但是其表面电荷分布和部分表面基团位置与α-GI十分相似,也许正是这种分布造成了其对肌肉型nAChR的作用。由此推测毒素对受体亚型的选择性也受到毒素表面电荷和基团的影响。

A-超家族芋螺毒素能选择性阻断nAChRs的某种亚型,使它们可作为鉴定nAChRs及其亚基的有效工具。如:α-CTxMI能特异性结合肌肉型nAChRs的α1δ亚基,而α-CTxMII选择性作用于神经型nAChRs的α3β2亚基。在药理学方面,A-超家族还作为镇疼药物已进入临床研究,Livett等发现的芋螺毒素ACV1具有比***和Ziconotide(一种由ω-CTxMVIIA开发的镇痛药物)药效更强和持续时间更长的镇痛效果。它属于α-CTx家族,可能是通过阻断外周初级传入神经元的nAChRs而发挥止痛作用,其给药方便,可肌肉注射或皮射,同时也无***的成瘾性和Ziconotide引起的一些副反应(如便秘、呼吸抑制等),极有望开发成为新型高效止痛药物。同时也有望开发成用于治疗焦虑症、帕金森氏病、肌肉紧张和高血压等病症的药物。A-超家族芋螺毒素在探讨毒理药理机制、疾病病因和建立新药物靶位方面均可发挥不可替代的特殊作用。如κA-芋螺毒素对钾离子通道作用位点的阐明对研究治疗心血管系统疾病可能提供新的途径。Codignola等研究表明,α-CTx能结合并阻断小细胞肺癌表面相关的nAChR受体,在小细胞肺癌的诊断和治疗中有潜在价值,这将是CTx的又一个研究领域。 根据芋螺毒素作用于生物体内的不同靶位可分为3类:(1)作用于电压门控离子通道的CTX,电压门控离子通道又称电压敏感性通道,常以通透离子(如Na+,K+,Ca2+等)命名。(2)作用于配体门控离子通道的CTX,包括烟碱受体、5-HT3受体、NMDA受体。配体门控通道又称化学门控通道或递质依赖性通道,后者按相应的受体命名。(3)作用于其他受体的CTX,CTX除了作用于离子通道以外,还有以G-蛋白为靶标的,如:芋螺加压素和芋螺惰性素,以及2种磷脂(conodipine M和PLA2),它们基本上不含有二硫键。按其作用的受体靶可将芋螺毒素分为α、ω、μ、δ等多种亚型。

芋螺毒素质谱图册参考资料。

所有的芋螺毒素具有几个共同的结构基序,然而在不同的芋螺种中,芋螺肽的序列差异极为显著。按照芋螺毒素的二硫键框架及高度保守的信号肽序列,芋螺毒素可分为若干个超家族,如A、M、O、P、I、S、T等,其中A家族芋螺毒素又分为α-,αA-,κA-三个亚家族。大约一半的已知神经元特异性α-芋螺毒素的三维结构已经确定,其折叠方式也已有共识———由两个保守二硫键支撑的螺旋区域。这些二硫键使α-芋螺毒素具有两个闭环框架特征,半胱氨酸残基和二硫键的缔结方式在整个序列中是不变的,构成了二环的基本框架。α-芋螺毒素共有的主要氨基酸序列中半胱氨酸残基的排列:CCXmCXnC(C代表半胱氨酸,Xm和Xn为非半胱氨酸残基的数量)。一般在上述序列中1/3和2/4半胱氨酸之间形成二硫键。半胱氨酸残基之间氨基酸的数量将α-芋螺毒素分成不同的亚型。这些亚型包括α3/5-、α4/3-和α4/7-芋螺毒素,分别以2/3和3/4半胱氨酸残基之间氨基酸的数目命名。α3/5-芋螺毒素(CCX3CX5C,如α-GI和MI)拮抗脊椎动物肌肉nAChRs,α4/7-芋螺毒素(CCX4CX7C,如α-MII)对脊椎动物神经nAChRs具有特异的选择性和亲和力。α4/3-芋螺毒素(CCX4CX3C,如α-ImI和α-RgIA)对同聚肽神经nAChRs(α7-α10亚基)和杂聚肽α9α10nAChRs亚基有拮抗作用,而来自Conus purpurascens的α-芋螺毒素PIB(α-PIB)是一种α4/4-芋螺毒素(CCX4CX4C)对脊椎动物神经肌肉nAChRs有高亲和性和抑制活性。

芋螺毒素色谱图册参考资料。 芋螺毒素(Cys残基排列方式-C-C-CC-C-C-)肽链由24~31个氨基酸组成,分别含有3对二硫键成4-Loop框架。Marian Price-Carter等研究了ω-芋螺毒素MVIIA中二硫键对该毒素的稳定性和肽段折叠的影响,发现每个二硫键均对毒素的稳定构象有重要贡献,缺少任何一个二硫键都会导致毒素变成不规则的二级结构,大幅度降低与钙通道的结合能力,并变得更容易被还原。已利用NMR技术获得了MVIIA,GVIA,MVIIC,MVIID,SVIB,SO3和TxⅦ等ω-芋螺毒素的溶液构象,这些芋螺毒素的整体构象都十分相似,在空间上表现为由3股被转角连接的反平行β-片层所组成,具有稳定的抑制剂半胱氨酸绳结模体的结构,这种保守的结构正是芋螺毒素能作用于钙离子通道上的宏位点的基础,所不同的只是β-片层的长度和β-转角的类型。芋螺毒素的多样性及与受体结合的高特异性是由于Loop区核苷酸序列高变的结果,ω-芋螺毒素对钙离子通道亚型的选择性也正是因为分子中4个Loop区氨基酸序列的异。虽然各种ω-CTX的同源性都比较低,但通常第13位是保守的Tyr残基,在第5位是保守的Gly残基,并且通常含有4~6个碱性氨基酸。

利用核磁共振光谱法可以确定多种芋螺毒素的三维结构。这些小肽很难形成结晶,但也有几种小肽可以通过X-射线晶体法分析其结构,如具有神经肌肉活性的芋螺毒素GI可以通过这两种方法分析其结构。尽管芋螺毒素是一种小肽,但是它们却能折叠成精细的结构。根据这些结构特征,有可能确定它们一致的结构特征。这些结构上的特性明显受到二硫键的缔结方式和围绕第3个半胱氨酸的一个螺旋区域的限制,这种螺旋的典型特征是覆盖第5~12位的残基。环1(Loop 1)的折叠方式是高度保守的,包括螺旋的第一个转角。主要的差别发生在环2(Loop 2),最为直观的表现就是该环包含的残基数是不等的。然而,即使是在残基数相等的情况下,在4/7型的芋螺毒素中,环1比环2有更好的重叠程度。在这种情况下,结构的差异显然是与氨基酸残基的序列多样性相关而不是氨基酸残基的数量。因此,环2的序列多样性导致了芋螺毒素的多样性,使其对神经元nAChRs具有特异选择性。对具有神经元活性的芋螺毒素进行活性结合实验,有助于研究神经元nAChRs的多样性和受体特异选择性,也可能获得治疗神经性疾病的药物。

研究发现,毒素分子内部可以自发或经二价阳离子诱发而形成α螺旋结构,Gla在这个过程中起重要作用。在Mg2+-Con-G复合体中,一个Mg2+被Gla3、4、7提供的氧原子稳定,第二个Mg2+与Gla7提供的氧原子相作用,第三个Mg2+与Gla10、14提供的氧原子结合,也即Con-G中存在3个Mg2+结合位点;而Con-T分子内仅有一个Mg2+结合位点。一般认为,生物分子的二级结构能够影响其活性。而研究发现,α螺旋含量与Con-T及各种类似物活性之间并无相关性。放射性配体结合实验也未发现Con-G、Con-R分子α螺旋含量与其活性存在严格相关性。***用微孔膜通透实验研究二级结构的改变对Con-G微孔表观渗透性的影响。结果表明,在Con-G溶液中加入Ca2+,增加其α螺旋结构并未显著改变Con-G在微孔合成膜上的表观渗透性。因此,分子二级结构的改变不会对其NMDA受体拮抗活性产生显著影响,但以上结论仅适用于体外试验,还没有整体动物试验证明该观点成立。